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選択成膜方法、成膜装置、及び構造体

国内特許コード P120007398
整理番号 QP090159/S2010-1214-N0
掲載日 2012年4月23日
出願番号 特願2010-221791
公開番号 特開2012-079819
登録番号 特許第5594773号
出願日 平成22年9月30日(2010.9.30)
公開日 平成24年4月19日(2012.4.19)
登録日 平成26年8月15日(2014.8.15)
発明者
  • 白谷 正治
  • 古閑 一憲
  • 堀 勝
  • 関根 誠
  • 節原 裕一
出願人
  • 国立大学法人九州大学
  • 国立大学法人名古屋大学
  • 国立大学法人大阪大学
発明の名称 選択成膜方法、成膜装置、及び構造体
発明の概要 【課題】炭素を含む膜を選択成長させること。
【解決手段】主面上にトレンチとポストが形成された基板13上に、選択的に炭素を有した膜を、プラズマCVD法により堆積する選択成膜方法である。基板を設置する反応室11において、第1電力により、膜の原料ガスのプラズマを生成し、反応室と連通し、区画された補助空間21において、第2電力により、基板に対してエッチング性を有するガスのプラズマを生成して、反応室に、イオン及びラジカルを供給する。反応室において、基板の主面に垂直方向に電界を発生させるバイアス電圧を制御して、基板のポストの上面、トレンチの側面及び底面に至るイオン量を制御する。第1電力、第2電力、バイアス電圧を制御することにより、基板の前記ポストの上面、トレンチの側面及び底面のうちの選択された1つの面、又は、2つの面に対して、膜を成膜する。
【選択図】図1.A
従来技術、競合技術の概要



従来、集積回路などの半導体装置においては、ドライエッチングによる微細加工が行われている。そのためには、半導体基板上に、フォトレジストを塗布し、露光、現像して、パターン化されたフォトレジストを形成して、このフォトレジストをマスクにして、ドライエッチングすることが行われている。このフォトレジストには、エッチング耐性の高いベンゼン環を有する材料が用いられている。半導体装置においては、集積密度を向上させるために、要求される加工幅は、益々、狭くなりつつある。例えば、ULSIなどにおいては、加工幅をナノスケールとすることが要求されており、そのためには、短波長光による露光が必要となっている。加工幅が30nm程度以下になると、波長193nmのArFレーザを用いた液浸技術、又は、EUVを光源として用いる必要がある。しかしながら、ベンゼン環を有する材料には、波長193nmに大きな光吸収があるため、レジストの下部まで光が浸透し難く、露光不足を生じる。この結果、レジストマスクを厚く形成できず、深いトレンチの形成に対して、ドライエッチングの耐性がないという問題がある。また、波長193nmに光吸収がない材料を用いるとすると、エッチング耐性が弱く、必要な深さのトレンチの加工ができないという問題があった。





この問題を解決する技術として、下記特許文献1に開示の技術が知られている。特許文献1に開示の技術は、フォトリソグラフィによりパターン化されたフォトレジストマスクの上面と、側面に窓を塞がない程度に、アモルファスカーボン膜を被膜して、このアモルファスカーボン膜により、ドライエッチングにおけるマスクの耐性を向上させている。

産業上の利用分野



本発明は、主面に、トレンチとポストによる凹凸が形成された基板において、ポストの上面、トレンチの側面及び底面の3面のうち、少なくとも何れか1面に、炭素を含む膜を選択的に成膜する成膜方法、成膜装置、構造体に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
主面にトレンチとポストが形成された基板上に、選択的に炭素を有した膜を、プラズマCVD法により堆積する選択成膜方法において、
前記基板を設置する反応室において、第1電力により、前記膜の原料ガスのプラズマを生成し、
前記反応室と連通し、区画された補助空間において、第2電力により、前記基板に対してエッチング性を有するガスのプラズマを生成して、前記反応室に、イオン及びラジカルを供給し、
前記反応室において、前記基板の前記主面に垂直方向に電界を発生させるバイアス電圧を制御して、前記基板の前記ポストの上面、前記トレンチの側面及び底面に至るイオン量を制御し、
前記第1電力、前記第2電力、前記バイアス電圧を制御することにより、前記基板の前記ポストの上面、前記トレンチの側面及び底面のうちの選択された1つの面、又は、2つの面に対して、前記膜を成膜することを特徴とする選択成膜方法。

【請求項2】
前記エッチング性を有するガスから生じるラジカルは、Hラジカル、Arラジカル、OHラジカルの少なくとも1種であること特徴とする請求項1に記載の選択成膜方法。

【請求項3】
前記エッチング性を有するガスは水素ガスとアルゴンガスとの混合ガスであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の選択成膜方法。

【請求項4】
前記水素ガスと前記アルゴンガスの流量比を制御することにより、成膜する面の選択性を制御することを特徴とする請求項3に記載の選択成膜方法。

【請求項5】
水素ガスとアルゴンガスの総流量に対する前記水素ガスの流量比を、1/9以上1/3以下にして、前記トレンチの側面には、前記膜を成膜させないことを特徴とする請求項3に記載の選択成膜方法。

【請求項6】
水素ガスとアルゴンガスの総流量に対する前記水素ガスの流量比を、1/9以上1/3以下にして、前記トレンチのアスペクト比を3.6以上として、前記ポストの上面にのみ、前記膜を成膜することを特徴とする請求項3に記載の成膜方法。

【請求項7】
前記基板の温度を制御することにより、成膜する面の選択性を制御することを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の選択成膜方法。

【請求項8】
前記ポストは、基板上に形成され、パターン化されたフォトレジスト膜であり、前記トレンチの底面は、基板の上面であることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の選択成長方法。

【請求項9】
主面にトレンチとポストが形成された基板上に、選択的に炭素を有した膜を、プラズマCVD法により堆積する選択成膜装置において、
前記基板を設置する反応室と、
前記反応室に前記膜の原料ガスを供給する第1ガス供給装置と、
前記反応室において、前記膜の原料ガスのプラズマを生成するため第1電力を供給する第1電源装置と、
前記反応室と連通し、区画された補助空間と、
前記補助空間に前記基板に対してエッチング性を有するガスを供給する第2ガス供給装置と、
前記補助空間において、前記基板に対してエッチング性を有するガスのプラズマを生成するための第2電力を供給する第2電源装置と、
前記反応室において、前記基板の前記主面に垂直方向に電界を発生させるバイアス電圧を供給する第3電源装置と、
前記基板の周囲を覆う金属メッシュと
を有し、
前記バイアス電圧を制御して、前記基板の前記ポストの上面、前記トレンチの側面及び底面に至るイオン量を制御し、前記第1電力、前記第2電力、前記バイアス電圧を制御することにより、前記基板の前記ポストの上面、前記トレンチの側面及び底面のうちの選択された1つの面、又は、2つの面に対して、前記膜を成膜することを特徴とする選択成膜装置。

【請求項10】
ポスト、トレンチを有した基板に、炭素を有した膜を形成した構造体において、
少なくとも一次元方向の幅が、0.1μm以上、10μm以下の範囲に存在するポスト又はトレンチを有し、ポストの上面、トレンチの底面のみ、ポスト又はトレンチの側面のみ、トレンチの側面と底面のみ、又は、ポストの上面と側面にのみ、炭素を有した膜が形成された構造体。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010221791thum.jpg
出願権利状態 登録
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